Как да направя цифров DC волтметър с помощта на Arduino?

Уча

Волтметърът е устройство за измерване на напрежение, което се използва за измерване на напрежението в определени точки в електрическа верига. Напрежението е потенциалната разлика, която се създава между две точки в електрическа верига. Има два вида волтметри. Някои волтметри са предназначени за измерване на напрежението на постояннотокови вериги, а други волтметри са предназначени за измерване на напрежението в вериги с променлив ток. Тези волтметри се характеризират допълнително в две категории. Единият е цифров волтметър, който показва измерванията на цифров екран, а другият е аналогов волтметър, който използва игла за насочване върху скалата, за да ни покаже точното отчитане.



Цифров волтметър

В този проект ще направим волтметър, използвайки Arduino Uno. В тази статия ще обясним две конфигурации на цифров волтметър. При първата конфигурация микроконтролерът ще може да измерва напрежението в диапазона от 0 - 5V. Във втората конфигурация микроконтролерът ще може да измерва напрежението в диапазона от 0 - 50V.



Как да направя цифров волтметър?

Както знаем, че има два вида волтметри, аналогов волтметър и цифров волтметър. Има някои други видове аналогови волтметри, които се основават на конструкцията на устройството. Някои от тези типове включват волтметър с постоянен магнит с движеща се бобина, волтметър с изправител, волтметър с движещо се желязо и др. Основната цел на въвеждането на цифровия волтметър на пазара се дължи на по-голямата вероятност от грешки в аналоговите волтметри. За разлика от аналоговия волтметър, който използва игла и везна, цифровият волтметър показва показанията директно с цифри на екрана. Това премахва възможността за Нулева грешка . Процентът на грешката се намалява от 5% до 1%, когато сме преминали от аналогов волтметър към цифров волтметър.



След като вече знаем резюмето на този проект, нека съберем малко повече информация и започнем да правим цифров волтметър, използвайки Arduino Uno.



Стъпка 1: Събиране на компонентите

Най-добрият подход за стартиране на всеки проект е да се направи списък с компоненти и да се премине през кратко проучване на тези компоненти, защото никой няма да иска да остане в средата на проекта само поради липсващ компонент. Списък на компонентите, които ще използваме в този проект, е даден по-долу:

  • Arduino uno
  • 10k-омов потенциометър
  • Джъмперни проводници
  • 100k-омов резистор
  • 10k-омов резистор
  • 12V AC към DC адаптер (Ако Arduino не се захранва от компютър)

Стъпка 2: Изучаване на компонентите

Arduino UNO е платка за микроконтролер, която се състои от микрочип ATMega 328P и е разработена от Arduino.cc. Тази платка има набор от цифрови и аналогови щифтове за данни, които могат да бъдат свързани с други разширителни платки или вериги. Тази платка има 14 цифрови щифта, 6 аналогови щифта и програмируеми с Arduino IDE (интегрирана среда за разработка) чрез USB кабел тип B. Необходимо е 5V за захранване НА и а C код да оперира.

Помощен център за помощ помощ за премахване на профил

Arduino uno



LCD дисплеите се виждат във всяко електронно устройство, което трябва да показва на потребителите някакъв текст, цифра или друга картина. LCD е дисплеен модул, в който течният кристал се използва за получаване на видимо изображение или текст. A 16 × 2 LCD дисплей е много прост електронен модул, който показва 16 символа на ред и общо два реда на екрана си наведнъж. Матрица 5 × 7 пиксела се използва за показване на символ в тези LCD.

16 × 2 LCD дисплей

ДА СЕ Макет е устройство за запояване. Използва се за изработване и тестване на временни прототипи на електронни схеми и конструкции. Повечето от електронните компоненти са просто свързани към макет, само чрез поставяне на щифтовете им в макет. Лента от метал се полага в отворите на макетната плоча и дупките се свързват по специфичен начин. Връзките на отворите са показани на диаграмата по-долу:

Макет

Стъпка 3: Електрическа схема

Първата схема, чийто обхват на измерване е от 0 до 5V, е показана по-долу:

Волтметър за 0-5V

Втората верига, чийто обхват на измерване е от 0 до 50V, е показана по-долу:

Волтметър 0-50V

Стъпка 4: Работен принцип

Тук е обяснено работата на този проект на базиран на Arduino дигитален DC волтметър. В цифровия волтметър напрежението, което се измерва в аналогова форма, ще бъде преобразувано в съответната му цифрова стойност с помощта на аналогово-цифров преобразувател.

В първата верига, чийто обхват на измерване е от 0 до 5V, входът ще бъде взет от аналогов щифт0. Аналоговият щифт ще отчете всяка стойност от 0 до 1024. Тогава тази аналогова стойност ще се преобразува в цифрова, като я умножи по общото напрежение, което е 5V и го раздели на общата резолюция, която е 1024.

Във втората верига, тъй като обхватът трябва да се увеличи от 5V на 50V, трябва да се направи конфигурация на делителя на напрежението. Схемата на делителя на напрежението е направена с помощта на 10k-ома и 100k-ома резистор. Тази конфигурация на делителя на напрежението ни помага да приведем входното напрежение до обхвата на аналоговия вход на Arduino Uno.

Всички математически изчисления се извършват в програмирането на Arduino Uno.

Стъпка 5: Сглобяване на компонентите

Връзката на LCD модула с платката Arduino Uno е еднаква и в двете вериги. Единствената разлика е, че в първата верига входният обхват е нисък, така че той директно се изпраща към аналоговия щифт на Arduino. Във втората верига се използва конфигурация на делителя на напрежението от входната страна на платката на микроконтролера.

  1. Свържете Vss и Vdd щифта на LCD модула съответно към земята и 5V на платката Arduino. Vee щифтът е щифтът, който се използва за регулиране на ограниченията на дисплея. Той е свързан към потенциометъра, чийто единият щифт е свързан към 5V, а другият е свързан към земята.
  2. Свържете RS и E щифта на LCD модула съответно към pin2 и pin3 на платката Arduino. RW щифтът на LCD е свързан към земята.
  3. Тъй като ще използваме LCD модула в 4-битов режим на данни, така се използват неговите четири извода D4 до D7. D4-D7 щифтовете на LCD модула са свързани към pin4-pin7 на платката на микроконтролера.
  4. В първата верига няма допълнителни вериги от входната страна, тъй като максималното напрежение, което трябва да се измери, е 5V. Във втората верига, тъй като обхватът на измерване е от 0-50V, се прави конфигурация на делителя на напрежението с помощта на 10k-ома и 100k-ома резистор. Трябва да се отбележи, че всички основания са общи.

Стъпка 6: Първи стъпки с Arduino

Ако не сте запознати с Arduino IDE преди, не се притеснявайте, защото по-долу можете да видите ясни стъпки за записване на код на платката на микроконтролера с помощта на Arduino IDE. Можете да изтеглите най-новата версия на Arduino IDE от тук и следвайте стъпките, споменати по-долу:

несъгласие промяна на картината
  1. Когато платката Arduino е свързана с вашия компютър, отворете „Контролен панел“ и кликнете върху „Хардуер и звук“. След това кликнете върху „Устройства и принтери“. Намерете името на порта, към който е свързана вашата платка Arduino. В моя случай това е “COM14”, но може да е различно на вашия компютър.

    Намиране на порт

  2. Ще трябва да включим библиотека, за да използваме LCD модула. Библиотеката е приложена по-долу в линка за изтегляне заедно с кода. Отидете на Скица> Включване на библиотека> Добавяне на .ZIP библиотека.

    Включете библиотека

  3. Сега отворете IDE на Arduino. От Инструменти задайте дъската Arduino на Arduino / Genuino UNO.

    Съвет за настройка

  4. От същото меню на инструмента задайте номера на порта, който видяхте в контролния панел.

    Настройка на порт

  5. Изтеглете кода, приложен по-долу, и го копирайте във вашата IDE. За да качите кода, щракнете върху бутона за качване.

    Качване

Можете да изтеглите кода от щракнете тук.

Стъпка 7: Код

Кодът е доста прост и добре коментиран. Но все пак някои са обяснени по-долу.

1. В началото библиотеката се използва, за да можем да свържем LCD модула с платката Arduino Uno и да го програмираме съответно. След това се инициализират щифтове на платката Arduino, които ще се използват за свързване с LCD модула. След това се инициализират различни променливи за съхраняване на стойности по време на изпълнение, които ще бъдат използвани по-късно при изчисленията.

#include 'LiquidCrystal.h' // включва библиотека за интерфейс LCD модул с Arduino платка LiquidCrystal lcd (2, 3, 4, 5, 6, 7); // щифтове на LCD модул, който ще се използва, плаващо напрежение = 0,0; плаваща температура = 0,0; // променлива за съхраняване на цифрова стойност на входа int analog_value; // променлива за съхраняване на аналогова стойност на входа

2. настройка за празнота () е функция, която се изпълнява само веднъж, когато устройството се стартира или е натиснат бутонът за активиране. Тук сме инициализирали LCD за стартиране. Когато LCD стартира, ще се покаже текстът „Цифров волтметър, базиран на Arduino“. Скорост на предаване също е зададена в тази функция. Скорост на предаване е скоростта в битове в секунда, с която Arduino комуникира с външните устройства.

бекенд на nvidia 
void setup () {lcd.begin (16, 2); // стартиране на комуникация с LCD lcd.setCursor (0,0); // стартираме курсора от началото lcd.print ('базиран на Arduino'); // Печат на текст в първия ред lcd.setCursor (0,1); // Преместване на курсора на следващия ред lcd.print ('Цифров волтметър'); // отпечатвам текст със закъснение във втори ред (2000); // изчакайте две секунди}

3. цикъл void () е функция, която работи непрекъснато в цикъл. Тук аналоговата стойност се чете от входната страна. След това тази аналогова стойност се преобразува в цифрова форма. Прилага се условие и крайните измервания се показват на LCD екрана

празен цикъл () {analog_value = analogRead (A0); // Четене на аналоговата стойност temp = (analog_value * 5.0) / 1024.0; // превръщане на аналоговата стойност в цифрово напрежение = temp / (0,0909); ако (напрежение< 0.1) { voltage=0.0; } lcd.clear(); // Clear any text on the LCD lcd.setCursor(0, 0); // Mve the cursor to the initial position lcd.print('Voltage= '); // Print Voltgae= lcd.print(voltage); // Print the final digital value of voltage lcd.setCursor(13,1); // move the cursor lcd.print('V'); // print the unit of voltage delay(30); // wait for 0.3 seconds }

Приложения

Някои от приложенията му на цифров волтметър включват:

  1. Схемата, направена по-горе, може да се използва за измерване на различни диапазони на напрежения с висока точност във всяка електрическа верига.
  2. Ако направим леки промени във веригата, микроконтролерът ще може да измерва и напрежението в променливотоковите вериги.